Fitoplasmi: i più misteriosi patogeni delle piante

Vigneto infetto da una fitoplasmosi che ha causato l'alterazione cromatica delle foglie.
Figura1: Vigneto che presenta le classiche alterazioni di colore fogliari, causate dai fitoplasmi.[fitosanitario.regione.lombardia.it]

I fitoplasmi sono dei batteri parassiti obbligati, che vivono all’interno delle piante ospiti. Lungamente considerati dei virus, perchè gli studiosi non riuscivano a coltivarli in laboratorio. Nello specifico, i fitoplasmi sono tramessi dagli insetti vettori alle piante ospiti, questo stretto legame, sia con gli ospiti che con gli insetti vettori, ne ha plasmato fortemente la biologia, rendendoli incapaci di vita autonoma al di fuori di essi. Dunque, il mondo dei fitoplasmi è misterioso e affascinante, aspetta solo di essere compreso nei dettagli.

Origini e filogenesi dei Fitoplasmi

  • Regno: Bacteria
  • Phylum: Tenericutes
  • Classe: Mollicutes
  • Ordine: Aechopalsmatales
  • Famiglia: Aecholeplasmataceae
  • Genere: Archoleplasma o Candidatus Phytoplasma

All’inizio, i fitopatologi non compresero la natura dei fitoplasmi, perchè non riuscivano a studiare questi microrganismi in vitro, data l’estrema incapacità di questi organismi di vivere in maniera indipendente dalle piante ospiti. Proprio per questa incapacità di coltivarli in laboratorio, si indicano i fitoplasmi utilizzando “Candidatus” davanti al nome scientifico della specie. Per esempio: Candidatus Phytoplasma vitis (causante la Flavescenza Dorata della vite).

Identificazione delle specie

In generale, fitoplasmi appartenenti alla stessa specie condividono almeno il 97.5% su 1200 nucleotidi del gene 16s rRna.
Quando una specie “Candidatus” include fitoplasmi con caratteristiche biologiche differenti (vettori e piante ospiti) possono essere divisi tassonomicamente, secondo specifiche leggi riportate sul rapporto “The IRPCM Phytoplasma/Spiroplasma Working Team – Phytoplasma Taxonomy Group (2004)”. Invece, le descrizioni delle specie di “Candidatus Phytoplasma” sono pubblicati regolarmente su “International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology.” Solitamente, la tecnica diagnostica più utilizzata per identificare la specie esatta di fitoplasma è la PCR.

Fitoplasmi vs Micoplasmi

Inizialmente, i primi organismi di questo tipo ad essere scoperti furono i “micoplasmi”, parassiti di interesse medico e veterinario. Non a caso, i primi fitoplasmi ad essere scoperti vennero chiamati, nel 1976 da Doi (uno scienziato giapponese), “Mycoplasm-like Organism” o MLO (organismi simili a micoplasmi). Infatti, solo nel 1967 furono distinti i fitoplasmi (veri e propri) osservando delle sezioni ultrasottili di tessuti vegetali. Infine, nel 1994 vennero ufficialmente ribattezzati “fitoplasmi” al Decimo Congresso Internazione dei Micoplasmologi.

Caratteristiche morfologiche

Generalmente, i fitoplasmi presentano un diametro inferiore a 1 micrometro e una membrana cellulare composta da tre strati sovrapposti. Peraltro, la coevoluzione del patogeno con il vettore e la pianta ha determinato la perdita della parete cellulare, per facilitare la colonizzazione dell’ospite. In aggiunta, sia micoplasmi che fitoplasmi possono essere pleomorfi, cioè in grado di cambiare la propria morfologia. Anche se esistono dei fitoplasmi filamentosi. Inoltre, i fitoplasmi presentano una grande riduzione di parte del patrimonio genetico , potendo sfruttare quello dell’ospite e del vettore.

Sintomi generali causati dai fitoplasmi

In breve, i fitoplasmi causano una sintomatologia molto varia, ma ci sono delle caratteristiche ricorrenti. Innanzitutto, la riduzione della crescita (anche nanismo), scarsa lignificazione dei tessuti e presenza di gommosità, necrosi, formazione di calli o di pustole nerastre, alterazioni cromatiche delle foglie (frequenti nelle patologie della vite). Ulteriori sintomi delle fitoplasmosi possono essere la crescita di ramificazioni eccessive e striminzite (scopazzamenti), oppure di strutture fogliari al posto dei fiori (fillodia), anche la formazione di capillizio radicale molto fitto o la riduzione del calibro dei frutti. Riassumendo, i sintomi variano in base alla coltura, alla varietà e anche al periodo dell’anno. Talvolta avviene il fenomeno del “recovery“, quando le piante manifestanti sintomi delle fitoplasmosi tornano asintomatiche nelle stagioni successive, fino a risultare completamente prive del patogeno.

Figura 2: Immagini di cellule vegetali colonizzate dai fitoplasmi. [www.researchgate.net]

Fitoplasmi e ospiti

Per definizione, i fitoplasmi sono parassiti dei vasi floematici, cioè colpiscono la conduzione della linfa elaborata, ricca in prodotti della fotosintesi. In molti casi, le infestazioni dei fitoplasmi causano l’occlusione dei fasci vascolari, provocando il disseccamento degli organi interessati.

Esempi di ospiti

Purtroppo, molte malattie delle colture agrarie sono causate da fitoplasmi, tra cui alcune molto note. Tra gli esempi più conosciuti ci sono la Flavescenza Dorata della vite (causata da Candidatus Phytoplasma vitis), il cosiddetto Legno Nero” o “Bois Noir” in francese (Candidatus Phytoplama solani ), la Proliferazione del melo (Candidatus Phytoplasma mali). Ovviamente, molte altre colture risentono delle fitoplasmosi come la noce di cocco, la canna da zucchero, la canapa, il pesco, il ciliegio. Nello stesso modo, questi patogeni colonizzano molte specie spontanee quali Ailanthus altissima, Alnus glutinosa, A. incana, Clematis vitalba, Corylus avellana e Salix spp. Infatti, le piante ospiti dei fitoplasmi sarebbero oltre mille, secondo una studio (Seemuller et al. 2002), soprattutto dicotiledoni.

I vettori e la trasmissione dei fitoplasmi

Di solito la trasmissione dei fitoplasmi è operata dagli insetti vettori, come Psillidi o Cicadellidi, per esempio Scaphoideus titanus (un cicadellide), che veicola l’ agente eziologico della Flavescenza Dorata. Solitamente i vettori sono fitomizi, dotati quindi di apparato boccale pungente succhiante. Nello specifico, questi insetti, cibandosi della linfa di piante infette, acquisiscono il fitoplasma e poi lo diffondono tramite la saliva nelle piante ancora sane.

Schema riassuntivo dell'acquisizione del fitoplasma da parte del vettore e successiva trasmissione all'ospite.
Figura 3: Schema riassuntivo dell’acquisizione del fitoplasma da parte del vettore e successiva trasmissione all’ospite.[www.researchgate.net]

Trasmissione del patogeno

Gli insetti vettori delle fitoplasmosi superano le novanta specie, secondo una ricerca compiuta in merito (Weintraub & Beanland, 2006) . In genere, la trasmissione della malattia è di tipo persistente-propagativa (l’insetto resta infettivo per tutta la vita) e può essere operata anche dagli ultimi stadi giovanili dell’insetto. Procedendo per ordine, il fitoplasma acquisito durante l’alimentazione dell’insetto arriva nel lume intestinale, da cui si diffonde nelle cellule epiteliali, per poi raggiungere l’emolinfa. In questo modo, il fitoplasma può diffondersi in tutto il vettore, moltiplicandosi nelle ghiandole salivari e in altri organi. Allo stesso tempo, la trasmissione della malattia può avvenire anche praticando l’innesto o utilizzando materiale vivaistico infetto, seppur con minore incidenza. Fortunatamente, non è possibile trasmettere i fitoplasmi attraverso i tagli di potatura, invernale o verde, o tramite i residui vegetali lasciati nel terreno.

Danni e mezzi di lotta

Purtroppo, la lotta diretta al patogeno è estremamente complessa e difficile. Infatti, i fitoplasmi sono organismi endofiti e in Europa non è ammesso l’utilizzo di antibiotici in agricoltura, per le innumerevoli criticità che comportarebbero. Nonostante le tetracicline risultino avere un effetto batteriostatico su questi patogeni, che purtroppo svanisce presto senza applicazioni regolari.

Il vettore della Flavescenza dorata è lo Scaphoideus titanus, cicadellide st8rettamente ampelofago.
Figura 4 – Esemplare adulto di Scaphoideus titanus, vettore della Flavescenza dorata della vite. [www.fmach.it]

Lotta al vettore

A causa di ciò , l’oggetto principale della lotta è il vettore del fitoplasma, che può essere contrastato, prima che trasmetti l’inoculo alla pianta sana. Infatti, gli insetti vettori possono essere contrastati attraverso insetticidi oppure adottando pratiche agronomiche di prevenzione (inerbimento controllato, arature nel periodo più adatto…). Logicamente, tra le varie attività preventive possibili c’è l’eliminazione delle piante malate, possibili fonti di inoculo (per esempio i vecchi vigneti abbandonati devono essere estirpati per evitare la diffusione delle fitoplasmosi).

Utilizzo dei materiali sani

Onde evitare la comparsa di queste malattie, è necessario utilizzare materiale di propagazione (talee, portinnesti, marze) sano, esente dai fitoplasmi e proveniente da produzioni certificate. Nel dettaglio, i materiali di propagazione possono essere sottoposti a termoterapia, mentre la crioterapia (campioni vegetali congelati in azoto liquido) incrementa la probabilità di ottenere colture cellulari sane. Nel caso della Proliferazione del melo, è suggerito il prelievo dei materiali per l’innesto in autunno-inverno, quando il fitoplasma segue il flusso della linfa verso le radici, lasciando i rami “sani”.

Attività di monitoraggio

Inoltre, la lotta ai fitoplasmi implica il monitoraggio degli insetti vettori, individuando annualmente le date migliori per la realizzazione su scala regionale dei trattamenti insetticidi obbligatori. Oltretutto, i Servizi Fitosanitari Regionali controllano la corretta esecuzione dei trattamenti obbligatori. Allo stesso tempo, i Tecnici delle Regioni conducono analisi dei campioni raccolti nei territori di pertinenza, per verificare la presenza del fitoplasma.

Fonti

– Alberto Alma. “Il legno nero della vite: malattia causata da un fitoplasma polifago trasmesso da una cicalina occasionale”. Estratto da VITENDA, 2008.

-Andrea Lucchi (UNIPI – DiSAAA), Alberto Alma (UNITO – DISAFA). Scaphoideus titanus: ruolo epidemiologico, monitoraggio e possibilità di intervento. “La Flavescenza Dorata: una crescente minaccia per la viticoltura toscana. Sntomi, diagnosi e normativa”. 25 Marzo 2022.

-Davies et al.,(1968). “Remission of aster yellows disease by antibiotics”. Science. 161 (3843): 793–794. Bibcode:1968Sci…161..793D. doi:10.1126/science.161.3843.793. PMID5663807. S2CID46249624.

-Doi Y et al. (1967). “Mycoplasma or PLT-group-like organisms found in the phloem elements of plants infected with mulberry dwarf, potato witches’ broom, aster yellows or paulownia witches’ broom”. Annals of the Phytopathological Society of Japan. 33 (4): 259–266. doi:10.3186/jjphytopath.33.259.

– European and Mediterranean Plant Protection Organization
Organisation Europeenne et Mediterrane´ enne pour la Protection des Plantes PM 7/133 (1) Diagnostics Diagnostic PM 7/133 (1) Generic detection of phytoplasmas. Bulletin OEPP/EPPO Bulletin (2018) 48 (3), 414–424 ISSN 0250-8052. DOI: 10.1111/epp.12541.

https://www.fitosanitario.regione.lombardia.it

-Hogenhout et al., (2008). “Phytoplasmas: bacteria that manipulate plants and insects”. Molecular Plant Pathology. 9 (4): 403–423. doi:10.1111/j.1364-3703.2008.00472.x. PMC6640453. PMID18705857.

-Rigamonti et al., Investigation on Flavescence Dorée in North-Western Italy Identifies Map-M54 (16SrV-D/Map-FD2) as the Only Phytoplasma Genotype in Vitis vinifera L. and Reveals the Presence of New Putative Reservoir Plants. Biology 2023, 12, 1216. https://doi.org/10.3390/biology12091216

-Seemuller et al. (2002) Mycoplasmas of plants
and insects. In: Molecular biology and pathogenicity of mycoplasmas
(Eds Razin S & Herrmann R), pp. 91–115. Kluwer Academic
Publishers/Plenum Publishers, New York, NY (US). 572 pp.

-Wang et al. (2007) Effective elimination of sweet potato little lead by cryotherapy of shoot tips. Plant Pathology online early edition.

– Weintraub P & Beanland L (2006) Insect vectors of phytoplasmas.
Annual Review of Entomology 51, 91–111.

https://en.wikipedia.org/wiki/Phytoplasma

Fonti per le immagini

Foto dell'autore

Orlando Innaurato

Laureato in "Scienze della Produzione e Protezione delle Piante" presso l'Università degli Studi di Milano, in precedenza ho conseguito la laurea triennale in "Scienze e Tecnologie Agrarie" presso l'Università Cattolica del Sacro Cuore-Piacenza. Pervaso da una curiosità insaziabile e amante della Natura, specialmente del mio nativo Abruzzo.

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